Vai trò chính của PVP trong các loại đồ uống dạng bột và đồ uống chứa protein

1、Các thách thức về độ ổn định của đồ uống dạng bột và đồ uống protein

Thách thức của đồ uống dạng bột:

Vón cục: Các hạt bột dính vào nhau do hấp thụ ẩm hoặc tĩnh điện bề mặt, tạo thành các cục cứng khó tan.

Khả năng hòa tan kém: các thành phần kỵ nước (như dầu, tinh chất và một số dưỡng chất) trong công thức có nhiều thành phần phức tạp khó phân tán và hòa tan nhanh trong nước, dễ nổi hoặc lắng đọng.

Giải phóng hương vị không đồng đều: Các chất hương liệu được đóng gói không thể được giải phóng một cách đồng đều.

Thách thức của các loại đồ uống protein:

Kết tủa protein: Trong quá trình chế biến và bảo quản các phân tử protein, hiện tượng kết tụ và keo tụ có thể xảy ra do thay đổi pH, xử lý nhiệt, cường độ ion hoặc tính kỵ nước tự thân, cuối cùng tạo thành cặn lắng.

Tách pha: Các globule mỡ, sợi xơ không hòa tan, khoáng chất, v.v. trong hệ thống bị tách lớp do chênh lệch mật độ hoặc tương tác giữa chúng.

2、Giải pháp cho PVP: Độ ổn định không gian và sự phân tán ướt

PVP, với tư cách là một polymer tan trong nước, chủ yếu giải quyết các vấn đề nêu trên thông qua các cơ chế sau:

Với vai trò là chất phân tán và chất kết dính trong các đồ uống dạng rắn:

Ức chế hiện tượng vón cục: trong quá trình tạo hạt bằng phương pháp sấy phun, việc bổ sung PVP có thể hình thành một lớp màng bảo vệ mỏng, ưa nước trên bề mặt các hạt bột. Lớp màng này làm giảm tiếp xúc trực tiếp giữa các hạt và hạ thấp lực van der Waals; mặt khác, nó hấp thụ một lượng nhỏ độ ẩm từ môi trường và tạo thành lớp hydrat trên bề mặt hạt, đóng vai trò như một "rào cản vật lý" để ngăn chặn hiệu quả hiện tượng kết khối.

Cải thiện khả năng thấm ướt và phân tán: dung dịch PVP có sức căng bề mặt thấp hơn. Khi đổ bột vào nước, PVP có thể nhanh chóng giảm sức căng bề mặt giữa nước và bột, giúp nước dễ dàng thấm vào các lỗ rỗng của bột, đạt được sự thấm ướt và chìm nhanh, từ đó thúc đẩy quá trình hòa tan. Ngoài ra, PVP cũng có thể bao bọc các hợp chất hương liệu kỵ nước hoặc các hạt dinh dưỡng, giúp chúng dễ dàng phân tán hơn vào pha nước.

Làm chất ổn định trong các loại đồ uống chứa protein:

Hiệu ứng ổn định do cản trở không gian: Đây là cơ chế cốt lõi giúp PVP ổn định hệ protein. Các phân tử chuỗi dài của PVP có thể hấp phụ lên bề mặt của nhiều phân tử protein hoặc các hạt keo đồng thời. Những chuỗi phân tử PVP hấp phụ trên bề mặt các hạt này tạo thành một lớp polymer dày giống như "lớp bàn chải" vươn ra dung môi.

Khi hai hạt được bao bọc bởi PVP tiến lại gần nhau, sự nén và chồng lấn các chuỗi polymer này sẽ gây ra sự giảm entropy của hệ thống và tăng nồng độ cục bộ, dẫn đến lực đẩy mạnh – lực cản không gian.

Lực đẩy này hiệu quả ngăn chặn sự tiếp xúc gần giữa các hạt, do đó ngăn ngừa hiện tượng kết tụ và lắng đọng do lực hút van der Waals.

Hiệu ứng keo bảo vệ: Bản thân PVP có thể làm tăng độ nhớt của pha nước sau khi hòa tan, điều này cũng làm chậm tốc độ lắng của các hạt ở mức độ nhất định và đóng vai trò ổn định phụ trợ.

3、Các ví dụ ứng dụng và điểm quy trình

Trà hòa tan, trà sữa, bột đậu nành:

Ứng dụng: Trộn đều với các nguyên liệu cơ bản như đường, bột sữa và bột trà trong giai đoạn phối trộn, sau đó thực hiện tạo hạt và sấy khô. Lượng PVP thêm vào thường nằm trong khoảng từ 0,5% đến 2%, có thể cải thiện đáng kể khả năng điều chỉnh của sản phẩm và thu được sản phẩm chất lượng cao, không vón cục và hòa tan nhanh.

Bột dinh dưỡng thể thao (protein):

Ứng dụng: Thêm PVP vào bột protein chứa protein whey, protein đậu nành và các thành phần khác không chỉ cải thiện độ hòa tan mà còn tạo thành nhũ tương ổn định hơn sau khi trộn, ngăn ngừa sự tái kết tụ của các hạt protein và cải thiện hương vị.

Các loại đồ uống từ protein thực vật (sữa đậu nành, sữa hạnh nhân, sữa hạt óc chó):

Ứng dụng: Thêm vào hệ thống đồ uống trước và sau khi đồng hóa. Hiệu ứng hiệp đồng giữa PVP và protein có thể cải thiện đáng kể độ ổn định nhũ tương và độ ổn định treo của hệ thống, ngăn ngừa hiện tượng nổi mỡ và lắng đọng các hạt protein, mang lại trạng thái cấu trúc đồng đều và tinh tế hơn cho sản phẩm, cũng như kéo dài thời gian bảo quản. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng sự kết hợp giữa PVP và các chất ổn định như cellulose tinh thể vi lượng sẽ cho kết quả tốt hơn.

Được thúc đẩy bởi nhu cầu về sự tiện lợi và sức khỏe, thị trường đồ uống dạng viên nén và đồ uống protein tiếp tục phát triển. Tính năng "tan nhanh" và "ổn định lâu dài" của sản phẩm là chìa khóa để giành được niềm tin của người tiêu dùng. Polyvinylpyrrolidone (PVP) cung cấp hỗ trợ kỹ thuật đáng tin cậy cho các sản phẩm này nhờ khả năng ướt tốt, phân tán và ổn định không gian vượt trội. Nhờ đó, mỗi muỗng bột hòa quyện hoàn hảo, đảm bảo từng ngụm đồ uống đều đồng nhất, trở thành yếu tố đóng góp thầm lặng nhưng không thể thiếu trong việc nâng cao chất lượng các sản phẩm loại này.